Made available in DSpace on 2016-01-13T13:27:53Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2015-05-14. Added 1 bitstream(s) on 2016-01-13T13:33:23Z : No. of bitstreams: 1 000853087.pdf: 5125672 bytes, checksum: 1ed41b897658f98e02e14dadd491d82a (MD5) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Neste trabalho nanocompósitos de polianilina sal esmeraldina (PAni-ES), argilas montmorilonitas organofilica (MMTO) e sódica (MMT-Na+) e nanopartículas de ouro (AuNPs) foram obtidos através das técnicas de fabricação de filmes nanoestruturados, Langmuir-Blodgett (LB) e Layer-by-Layer (LbL). Os materiais foram depositados em diferentes substratos solidos, e caracterizados através de métodos espectroscópicos e microscópicos, a fim de verificar as interações entre os materiais envolvidos. Resultados obtidos através das caracterizações por ultravioleta visível (UV-vis). Infravermelho com transformada de Fourrier (FTIR), Raman e microscopia de força atômica (AFM), indicaram a eficiência no processo de obtenção de nanocompósitos através das técnicas LB e LbL. Mais especificamente, os resultados espectroscópicos indicaram que as interações das argilas e/ou AuNPsMES, influenciam principalmente nas propriedades condutoras da PAni-ES. Por outro lado, rseultados de difratometria de raio X (XRD) indicaram a formação de nanocompósitos através da intercalação dos materiais nos espaços interlamentares da argila. Análises morfológicas por AFM revelaram que a sinergia entre os materiais favorece a obtenção de filmes menos rugosos e homogêneos. Os filmes nanoestruturados em diferentes arquiteturas foram avaliados como unidades sensoriais, através de métodos eletroquímicos por voltametria cíclica (VC) e voltametria de onda quadrada por redissolução anódica (SWASV). Visando à aplicação para área ambiental na detecção de íons metálicos de cobre, chumbo e cádmio (Cu2+, Pb2+ e Cd2+). A inserção das nanopartículas de ouro tioladas (AuNPs.MES) favoreceram em um aumento na condutividade dos filmes, promovendo melhor atividade catalítica para os sensores. Consequentemente, aumentando a sensibilidade e atingindo menores valores de limite detecção (LD), quando compacto aos filmes ausentes de nanopartículas de ouro / In this work, nanocoposites of polyaniline emeraldine salt (PAni-ES), organophilic montmorillonite clay (MMTO) and sodium (Na+-MMT) and gold nanoparticles (AuNPs) were obtained through the techniques of Langmuir-Blodgett (LB) and Layer-by-Layer (LbL). The materials were deposited on various solid substrates and characterized by spectroscopic and microscopic methods, in order to ascertain the interaction and synergy between the materials involved. Satisfactory results were obtained by the methods of characterization of the films by ultraviolet visible (UV-vis), Fourrier transform Infrared spectroscopy (FTIR), Raman spectroscopy and atomic force microscopy (AFM), showing the efficiency in the process of obtaining nanocomposites through the LbL and LB techniques. In general, the results demonstrated influences the properties of the clays in the PAni-ES altering the condutivity thereof. Although the clays decreased the conductive properties of PAni-ES, but still is a good feature observed the presence of clays decreased the conductive properties of PAni-ES, but still is a good feature observed the presence of clay in the nanocomposite films to maintain their properties during electrochemical processes. Morphological analysis by AFM shows interesting characteristics for the films of polymer-clay nanocomposites, with less rough and consequently thinner films. The nanostructure films were evaluated how sensing unit from the electrochemical methods, by cyclic voltammetry (CV) and square wave anodic stripping voltammetry (SWASV). Aiming the application for the environmental area to detect metal ions of copper, lead and cadmium (cu2+, Pb2+ e Cd2+). The insertion of tiolateds gold nanoparticles (AuNPs) favors the increase in conductivity of the films, thus promoting the catalytic activity of the sensors. Consequently increase the sensibility and lower limit of detection when compare to the films absent of gold nanoparticles

Orientadores : Edson Moschim, Pierre Kaufmann / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-03T23:34:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Melo_ArlineMaria_M.pdf: 3282082 bytes, checksum: b86f333461ecb6dbb01fbba84729fdb8 (MD5) Previous issue date: 2004 / Mestrado / Energia Eletrica / Mestre em Engenharia Elétrica

Essa tese apresenta uma metodologia para calcular os níveis confinados de energia e suas respectivas funções de onda em estruturas de poços quânticos usando o método de matriz de transferência (TMM). Este trabalho visa prover ferramentas para a estimação de absorção devido a transições interbanda e intersubbanda em fotodetectores infravermelhos a poços quânticos (QWIPs). O uso de fotodetectores desse tipo tem se intensificado nos últimos anos, principalmente em imageadores infravermelhos para identificação de alvos de interesse militar e civil. São estudados os conceitos básicos para o entendimento dos fenômenos quânticos que envolvem a detecção por dispositivos desse tipo. Partindo de um Hamiltoniano 8x8 utilizado para o cálculo da estrutura de bandas em materiais semicondutores, desenvolve-se um modelo que representa a dinâmica dos portadores nas bandas de valência e de condução que permite o cálculo dos níveis confinados (subbandas) e suas respectivas funções de onda. Efeitos de não-parabolicidade, tensão/compressão e segregação de compostos são considerados no modelo. A solução numérica das equações diferenciais envolvidas é feita utilizando-se o método de matriz de transferência, que é adaptado para acomodar qualquer perfil de potencial devido à combinação de camadas de compostos semicondutores. Foram desenvolvidos programas para realizar o cálculo das variáveis em discussão. Os resultados obtidos demonstraram uma boa concordância com aqueles reportados na literatura e com medidas realizadas em laboratório em dispositivos reais. A partir dos resultados, estuda-se o efeito das incertezas nos parâmetros dos materiais semicondutores no cálculo em questão. Erros que variam de 0.2 a 5%, dependendo da estrutura, permitem concluir que método desenvolvido pode ser utilizado no projeto de QWIPs com estruturas complexas.

Este trabalho apresenta a caracterização eletro-óptica de fotodetectores para o infravermelho operando nas janelas atmosféricas de ondas médias e longas. Utilizou-se sensores QWIP (Quantum Well Infrared Photodetector) baseados em estruturas semicondutoras de poços quânticos múltiplos de GaAs/AlGaAs e InGaAs/AlInAs, utilizando transições intrabanda. As estruturas semicondutoras foram crescidas pela técnica de Epitaxia de Fase Vapor de compostos Metalorgânicos (MOVPE). As amostras foram medidas na geometria de guia de onda com incidência da radiação a 45 pela borda do substrato. Os dispositivos foram caracterizados quanto sua corrente de escuro e responsividade a 77K. A responsividade foi determinada por dois métodos: usando um simulador de corpo negro como padrão de fonte luminosa e por comparação com um detector comercial de resposta conhecida. A responsividade de ambos os detectores foi determinada como uma função da tensão aplicada. O QWIP de Al0,27Ga0,73As/GaAs apresenta um pico de resposta em torno de ?p = 9,1 ?m e o QWIP de In0,53Ga0,47As/Al0,52In0,48As um pico de resposta em torno ?p = 4,1 ?m.

Esta tese apresenta uma proposta de metodologia para simulação de Fotodetectores Infravermelhos a Poços Quânticos, empregando-se o programa ATLAS. O ATLAS é um programa comercial, que realiza a simulação das características elétricas, ópticas e térmicas de dispositivos semicondutores. Este trabalho apresentou a simulação das estruturas que fazem parte de um dispositivo monolítico capaz de detectar, simultaneamente, nas faixas do infravermelho próximo (near infrared - NIR), médio (medium-wave infrared - MWIR) e distante (long-wave infrared - LWIR).

Esta dissertação apresenta uma configuração experimental para medida do espectro de detecção de fotodetectores a poços quânticos que operem na faixa do infravermelho do espectro eletromagnético, nos comprimentos de onda entre 0,7 ?m e 15 ?m. Foram empregados 23 equipamentos diferentes, visando obter a espectroscopia de fotocorrente gerada por fotodetectores com uma resolução de 2 fA, em um ambiente com pressão inferior a 10-3 torr, com temperaturas entre 10 K e 100 K, com a aplicação de diferentes tensões de polarização e com resolução espectral de 1nm. Para realização das medidas foi utilizado um fotodetector a poços quânticos (QWIP) capaz de detectar comprimentos de onda nas faixas do infravermelho próximo (NIR), médio (MWIR) e distante (LWIR), simultaneamente. O arranjo experimental proposto é capaz de gerar radiação na faixa desejada, difratar nos comprimentos de onda de interesse, direcionar a radiação aos detectores, amplificar o sinal gerado pelos detectores e comparar as medidas de fotocorrente obtidas. Os resultados obtidos demonstraram elevada concordância com os modelos teóricos existentes na literatura. O domínio sobre as técnicas de caracterização de sensores é fundamental para independência tecnológica da Força Aérea Brasileira na medida em que possibilita a compreensão e adequada utilização dos diferentes dispositivos operacionais empregados.

Este trabalho foi realizado como uma aplicação do Método "Element-Free Galerkin Interpolante" (MEFGI) na resolução da equação de Schroedinger para o cálculo dos autovalores e autovetores em modelos de sensores de infravermelho baseados em poços quânticos e pontos quânticos. O estudo de sensores de infravermelho através de modelos computacionais envolve a utilização de métodos numéricos. Nesse contexto, a avaliação da robustez do método utilizado deve ser realizada de forma que se conheçam as limitações do método aplicado e as características das soluções obtidas. O MEFGI possui uma série de parâmetros de controle, cada qual exercendo certa influência na solução. Este trabalho completa trabalhos encontrados na Literatura especializada, provendo informações relevantes na escolha dos parâmetros de controle do MEFGI, sendo esses: as funções peso, a ordem da base polinomial, o número de conectividade, a ordem de integração e o parâmetro de singularização. Cabe ressaltar que consideramos meios heterogêneos e avaliamos as técnicas para tratar as interfaces entre diferentes materiais. Os resultados aqui descritos servirão como referência para futuras aplicações do MEFGI e contribuirão para o avanço no amadurecimento do método. Na realização deste trabalho foi gerado um produto de software desenvolvido no paradigma orientado a objetos. De forma a obter uma análise consistente, o valor dos níveis de energia e funções de onda são calculados tanto em problemas quânticos simples que contém soluções analíticas como para modelos reportados na Literatura especializada. Por fim, é avaliado o espectro de absorção tanto para modelos da Literatura como para dados obtidos experimentalmente de sensores desenvolvidos pelo Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia para Dispositivos Semicondutores (INCT-DISSE). Para todos os modelos avaliados comparamos também as soluções obtidas com o uso do Método dos Elementos Finitos (MEF). Nos resultados obtidos observamos que as funções de onda são sempre bem representadas. Notamos algumas oscilações na derivada das funções de onda, e estas diminuem com o aumento da ordem da base polinomial. Em todos os casos avaliados, conseguimos definir um conjunto de valores para os parâmetros de controle onde a solução se mantém com um erro abaixo do erro obtido com o MEF. Ainda, conseguimos definir uma relação direta entre alguns dos parâmetros de forma tal que o usuário possa escolher apenas a função peso e a ordem da base polinomial. Os demais parâmetros podem ser ajustados automaticamente em função destas escolhas, mantendo a solução com níveis de erro inferiores aos erros obtidos com uso do MEF. Isto torna a aplicação do MEFGI semelhante à aplicação do MEF, onde o usuário escolhe apenas a ordem e o tipo do elemento a ser utilizado. Para assegurar a correta escolha da ordem da base polinomial fornecemos informações relevantes sobre o impacto desse parâmetro na solução. Quanto a escolha da função peso é evidenciado que estas não causam grande impacto na solução. Outras conclusões também foram extraídas sobre cuidados com a simplificação do domínio de estudo e os impactos de duas aproximações para a força de oscilador na obtenção do espectro de absorção do sensor.

Este trabalho investiga pela primeira vez o crescimento epitaxial por MBE - Molecular Beam Epitaxy - e análise in-situ com RHEED - Reflection High Energy Electron Diffraction - de compostos IV-VI diretamente sobre silício. Exceto por alguns poucos e incompletos trabalhos anteriores, esta estrutura é praticamente desconhecida. Estas heteroestruturas necessitam ainda de uma investigação mais ampla e detalhada dos aspectos físico-químicos da interface, para sua otimização. Devido ao elevado descasamento dos parâmetros de rede, as estruturas apresentam vários aspectos interessantes para investigação em heteroepitaxia e heterojunções. Um modelo qualitativo foi proposto para explicar algumas observações experimentais originais quanto à morfologia do crescimento epitaxial. A integração de materiais sensíveis ao infravermelho, diretamente com o silício, tem grande importância tecnológica para aplicações em dispositivos. Até o presente, esta integração tem sido obtida com o uso de camadas intermediárias de CaF2 e BaF2, que permitem acomodar as diferenças entre os parâmetros de rede do PbTe e do Si. O crescimento direto do PbTe sobre o Si(100) simplifica o processo e abre novas perspectivas para a engenharia de heteroestruturas e dispositivos, permitindo a redução de custos e conferindo maior flexibilidade ao sistema. Esforços neste sentido têm sido feitos com compostos II-IV sobre Si, cuja diferença dos parâmetros de rede é ainda maior que aquela entre o PbTe e o Si. O silício poroso também tem se mostrado um material com propriedades bastante interessantes e, sua utilização como substrato para o PbTe pode ser vantajosa no que diz respeito à relaxação de tensões. Neste trabalho mostra-se que o sistema PbTe/Si(100) é funcional como detector para o infravermelho e suas características são aqui apresentadas e discutidas.

A cluster expansion method combined with Density Functional Theory is used to derive structural properties of quaternary AlGaInN and binary GeSn alloys. The energy gaps for both systems are calculated including quasiparticle effects within the framework of the computationally inexpensive and parameter free DFT-1/2 method. The model developed is able to treat the complexity of semiconductor alloys, which have important application in heterostructures, band gap engineering and lattice constant matching. The transition energy of the effective electronic bands is calculated including statistical disored and compared to spectroscopic measurements. The range of the tunable energy gap of cubic and hexagonal AlGaInN alloys lattice matched to GaN is calculated, together with the direct-indirect gap transition region in the cubic alloy. We also discuss trends for phase separation of GeSn alloys and do not observe any significant indication of decomposition in the binodal-spinodal composition range. It is shown that the oscillator strength of the optical transition in the alloy is considerably higher than that of pure Ge. Results are contextualized in light of applications of AlGaInN alloys for ultraviolet and GeSn alloys for mid-infrared photoemission. Differences and similarities between our model and other calculations in the existing literature are also elucidated.

Por décadas a radiação infravermelha tem sido usada de forma estética e terapêutica, e é caracterizada por ter a propriedade de penetrar na pele. O surgimento de novas tecnologias permitiu a criação de têxteis funcionais, entre eles os tecidos contendo biocerâmica, que absorvem o calor do corpo, ativando a biocerâmica presente e emitindo raios infravermelhos longos, que penetram na pele ativando a microcirculação sanguínea. Porém, tecidos desse tipo só tiveram eficiência comprovada por testes clínicos, que são métodos caros e demorados, ou por analogia baseada no tipo de construção. O objetivo deste estudo foi elaborar um método prático para medir a emissividade de tecidos contendo biocerâmica, utilizando um espectrofotômetro de raios infravermelhos, comparar a emissividade desses tecidos, além de realizar uma análise de fluorescência de raios X a fim de descobrir os elementos químicos presentes nos tecidos, para confirmar quaisquer diferenças de emissividade entre os mesmos. Concluiu-se que é possível medir a emissividade de tecidos contendo biocerâmica através do aquecimento das amostras, simulando a ação do tecido junto ao corpo, e posteriormente realizando ensaios em um espectrofotômetro de infravermelhos por transformada de Fourier, onde picos de emissão foram encontrados em cada tecido analisado, o que possibilitou o cálculo da emissividade (expressa em contagens de área) através do ajuste de uma curva gaussiana em cada pico de emissão. Através da fluorescência de raios X foram encontrados diferentes elementos químicos na composição das amostras, podem ser a causa da diferença de emissividade entre os tecidos / The infrared radiation has been used on aesthetic and therapeutic way for decades, and is characterized for being able to penetrate deeply underneath the skin. New technologies appeared, enabling the development of functional textiles, among them textiles containing bioceramics that absorb the body heat, activating the bioceramic on it and emitting far infrared rays, which penetrate into the skin, activating the blood microcirculation. However, the efficiency of this sort of fabrics was proven only by clinical tests, which are very expensive and time consuming, and by construction analogy. The main objective of this study was to develop a practical method for measuring fabrics containing bioceramics emissivity, using an infrared spectrophotometer, comparing the fabrics emissivity, besides doing an X ray fluorescence analysis in order to discover the chemical elements that composes the fabrics, to confirm any emissivity differences between them. It was concluded that it is possible to measure the emissivity of fabrics containing bioceramics by heating the samples, simulating the action of the fabric on the body, and subsequently performing tests on a Fourier transform infrared spectrophotometer, where emission peaks were found on the fabrics, that enabled the emissivity calculation (expressed in area counts) by adjusting a Gaussian curve at each emission peak. By the X ray fluorescence different chemical elements were found on the fabrics composition, which can be the reason for the emissivity difference between them